Rangkuman Bab II Geoffrey Boothroyd, Product Design for Manufacture and Assembly, Second Edition, Marcel Dekker.Inc, 2002 ______________________________________________________________________
Pendahuluan Didalam buku referensi lain[1] disebutkan bahwa pemilihan suatu material terkait 4 attribut utama yakni berupa faktor fungsional, proses produksi, bentuk geometri, dan material properties itu sendiri. Material properties dikelompokan menjadi 6 family berupa Metal, Ceramic, Polymer, Glasses, Elastomer,dan Campuran(hybrid), dan kemudian terbagi lagi menjadi class, sub-class, member yang semua materialnya mempunyai keanekaragam karasteristik dan selalu berkembang. Berjuta-juta material siap untuk dipilih seorang designer dan kebanyakan seorang designer hanya memiliki kemampuan dalam menentukan suatu material hanya dengan mempertimbangkan metode pemilihan berupa pengelompoan fungsi utama material saat bekerja, constraint yang harus dijaga dan yang bisa dinegoisasi, objective atau sering disebut optimasi apakah nilai maksimal/minimal yang dibutuhkan dan variable bebas untuk dipilih designer. Sebagian kecil dari designer juga mempunyai kemampuan untuk menentukan proses dari faktor bentuk, ukuran, ketebalan minimum, toleransi, kekasaran, minimum section, batch size, dan capital cost. Didalam pemilihan juga terdapat banyak pilihan yang dibagi menjadi 3 famili utamanya berupa Joining, Shaping,dan Finishing, yang kemudian ketiganya terbagi lagi menjadi banyak kelas, member dan semuanya mempunyai karasteristik yang sangat banyak untuk dipilih seorang designer. Namun sedikit sekali dari seorang designer memiliki pengetahuan tentang bagaimana proses pembentukan dilakukan, bagaimana karasteristik material punya keterbatasan dalam proses permesinan, bagaimana suatu jig fixture dibutuhkan dan membutuhkan ruang dalam material produknya. Seorang designer memperlukan suatu softwere yang semuanya terintegrasi dengan baik untuk memudahkannya yang mana perlu di ingat bahwa suatu kegiatan proses produksi yang baik memerlukan sebuah Informasi, Aktivitas, Cost, dan Waktu yang baik.
Albertus Rianto Suryaningrat, ST Selection of Material and Processes
1
Kasus pada Oven Bracket Part
Didalam proses pemilihan material pada Oven Bracket Part, langkah yang pertama dilakukan adalah :
Pemilihan Material Berdasarkan Kemampuan Proses Proses yang dimaksud adalah proses primer ( Injection Molding, Die Casting, etc), proses sekunder (Proses Pembubutan, Grinding, etc), dan tertier (Proses Lapping, Painting, etc) dan Mampu yang dimaksud adalah mampu untuk dibentuk, dan dirakit. Seperti diketahui bahwa proses pembentukan solid, proses deformasi, proses serut ataupun proses sheet forming mempunyai keterbatasan. Hal ini banyak dipengaruhi oleh faktor ukuran, toleransi, finishing permukaan, ataupun kemampuan pembentukan itu sendiri. Hal ini bisa lihat dalam tabel 2.1[2] Sementara pada tabel 2.2[2] lebih menggambarkan bahwa proses yang dipilih perlu dilihat dari kemampuanya untuk membuat satu benda terhadap rasio harga yang dibutuhkan, kemampuan benda yang dihasilkan mempunyai kelurusan (alignment features), dan kemampuan membuat benda lebih efektif untuk disambung seperti pada pembuatan thread agar mudah untuk proses penyambungan oleh baut. Berdasarkan kebutuhan dimensi yang dibutuhkan suatu produk oven bracket part ,didapatkan bahwa proses pembentukan memerlukan karateristik sebagai berikut[2] :
Albertus Rianto Suryaningrat, ST Selection of Material and Processes
2
1
General Shape Attribut
Keterangan
Contoh
Kebutuhan
Depression
Kebutuhan alat untuk dibentuk
Proses serut awal pada proses milling,
V
dalam satu arah atau beberapa
proses pemisahan pada dies & mold, arah
arah
tumbukan pada forging.
dalam
proses
pembentukannya. 2
Uniform Wall
Kebutuhan
alat
untuk
Proses pada molding
V
Sering terjadi Streching pada die casting
V
menghasilkan ketebalan sama. 3
Uniform Cross Section
Kebutuhan alat
agar memiliki
bentuk penampang melintang
dan moulding
yang seragam. 4
5
Uniform Axis of Rotation
Reguler cross section
Kebutuhan alat untuk diproses
Biasanya faktor roundness untuk keperluan
secara berputar
pembubutan
Kebutuhan
alat
untuk
X
Bentuk hexagonal pada shaft
X
Biasanya terjadi pada Injection Molding
X
Biasanya digunakan pada extruding pipa
X
Kebanyakan material tidak membutuhkan
V
dipertahankan bentuk bagian normalnya. 6
Captured Cavities
Kebutuhan
alat
untuk
mengunakan cavity. 7
Enclosed
Kebutuhan alat lubang
pada
untuk dibuat bagian
dalam
yang sangat komplek 8.
Draft Free Surface
Kebutuhan alat agar
bebas
dari draft agar memudahkan
proses
lanjut
proses tooling bergerak
tambahan
untuk
mengurangi
biaya
Dari ke delapan kriteria yang didapat dari faktor geometri yang akan dibikin didapatkan hanya 11 material dengan 4 kemungkinan proses seperti pada gambar tabel 2.11[1] yang semuanya tidak dapat diproses dengan solidification atau sheet forming.
Pemilihan Material Berdasarkan Faktor Dimensi Adalah memilih material karena faktor material index bisa berupa optimasi massa yang optimal dengan kekuatan tertentu (material pesawat terbang), bisa berupa optimasi ketahanan panas (faktor diameter kabel) terhadap daya hantar (material kawat kabel), ataupun optimasi harga terhadap spesifikasi minimum yang di ijinkan, atau kombinasinya. Didalam grafik logaritmatik young modulus,E (Gpa) vs berat jenis (mg/m3) dan grafik logaritmatik young modulus, E (GPA) vs Relative Cost per Unit Volume (Cv/m3 ) dapat digambarkan bahwa kedua grafik mempunyai keterkaitan[1]
Albertus Rianto Suryaningrat, ST Selection of Material and Processes
3
Penggunaan grafik Log sendiri memungkinkan untuk mengaktualkan banyak material dengan banyak karakteristik dengan sebuah grafik dengan perbedaan nilai
yang
sangat jauh. Kedua karena dengan mengunakan grafik Log, memungkinkan pembuatan material index yang linear yang memudahkan dalam pemilihan[1].
Dimana,
P
ൌ α10βN
P
= Harga aktual properties material
N
= Skala Log.Linear (Bisa dilihat dalam tabel 2.3) [2] = 100 log(P/Pmin)/log(Pmax/Pmin)
αβ
= Konstanta material properties
α
= Pmin,
Sementara didalam tabel 2.3
β = log(Pmax/Pmin)/100
[2]
didapat dengan mengambil nilai young modulus,E
maximum pada sebuah material intan dan minimum untuk material karet alam.
Memilih Material Berdasarkan Modifikasi Perhitungan Fungsi Yang dimaksud dengan modifikasi fungsi adalah saat kita memiliki kandidat beberapa material karena ukuran dan bentuk yang mampu dibentuk pada proses primer kemudian dibawa ke proses sekunder dan dan seterusnya akan memungkinkan terjadinya proses screening pemilihan material, namun perlu di ingat bahwa tidak Albertus Rianto Suryaningrat, ST Selection of Material and Processes
4
menutup kemungkinan di dalam proses selanjutnya akan mengalami proses yang jauh lebih mahal dari yang diperkirakan.Hal ini akan membuat pemilihan material akan jauh lebih mahal atau bahkan tidak dapat dibuat sama sekali. Algoritma pemilihan dengan Fuzzy Logic memungkinkan pemilihan material akan jauh lebih Optimal. Di dalam design untuk DFMA dibutuhkan suatu kondisi yang selalu terkondisikan untuk mengumpan balik kedepan agar diperoleh hasil yang optimal. Didalam pemilihan kandidat material memerlukan pemilihan yang sifatnya tidak kaku. Hal ini bisa dilihat dalam gambar 2.5[2] yang memungkinkan kita melihat keterkaitan membership fungsi material dengan tegangan tarik yang di ijinkan. Hal ini memungkinkan kita untuk memilih material yang tidak sama persis dengan hasil perhitungan (konvensional search) namun dimungkinkan kondisi pendekatan (close to), approximatly, bahkan more or less.
Pemilihan Material Berdasarkan Faktor Ekonomis Metode ini didasarkan pada faktor ekonomis pembuatan material keterkaitannya dengan penggunaan energi line produksi nya, penggunaan jam orang kerja, ataupun pengunaan waktu machining yang menggangu target produksi. Untuk mengatasi keterkaitan dengan masalah ini, diperlukan suatu informasi berupa data produksi, faktor yang berpengaruh terhadap non produksi , dan faktor yang mempengaruhi waktu machining dan harga. Sering kali didalam banyak estimasi produksi yang sudah matang, terjadi pembengkakan harga hanya karena material yang dibikin membutuhkan . Ataupun hal yang keterkaitan dengan proses produksi sebagai material tambahan, seperti pengunaan core ceramik untuk proses investment casting. Hal ini bisa dilihat pada porses connection rod dalam gambar 2.20[2]
--- Daftar Pustaka --[1] Ashby.F.Michael , Material Selection in Mechanical Design, Second Edition, Marcel Dekker.Inc, 2002 [2] Boothroyd.Geoffrey , Product Design for Manufacture and Asembly, Third Edition, ElSevier, 2005 Albertus Rianto Suryaningrat, ST Selection of Material and Processes
5
